Αστρονόμοι αναπτύσσουν “σύστημα έγκαιρης προειδοποίησης” για σουπερνόβα

Νέα

Και εκεί που όλα είναι ήρεμα, ένα αστέρι αποφασίζει ξαφνικά να γίνει σουπερνόβα! Και εμείς, ανυποψίαστοι, κοιτούσαμε αλλού. Δεν είναι εκνευριστικό; Ε, λοιπόν, έχουμε καλά νέα: Οι επιστήμονες κατάφεραν να βρουν ποιές αλλαγές εμφανίζονται, στα αστέρια αυτά, ακριβώς πριν πεθάνουν.

Σύμφωνα με νέες προσομοιώσεις, οι μεγάλης μάζας αστέρες, που αποτελούν τους προγόνους των αστέρων νετρονίων, γίνονται πολύ αμυδροί τους τελευταίους μήνες πριν εκραγούν. Έτσι, αν ένα μεγάλης μάζας αστέρι αρχίσει να “ξεθωριάζει” σε βαθμό που να μην φαίνεται πια, τότε μάλλον περιμένουμε την εμφάνιση ενός υπερκαινοφανούς στον ουρανό.

Οι κόκκινοι υπεργίγαντες που έχουν μάζα περίπου 8 έως 20 φορές τη μάζα του Ήλιου, αποτελούν μερικά από τα πιο ενδιαφέροντα ουράνια αντικείμενα για παρακολούθηση. Τα τέρατα αυτά βρίσκονται στο τέλος της ζωής τους, με τον δείκτη για καύσιμα που χρειάζονται, ώστε να διατηρήσουν τις αντιδράσεις πυρηνικής σύντηξης στο εσωτερικό τους, να βρίσκεται επικίνδυνα χαμηλά.

Η πυρηνική σύντηξη δημιουργεί την -προς τα έξω- πίεση που αντισταθμίζει την -προς τα μέσα- πίεση της βαρύτητας. Αφαιρέστε την και τα πράγματα γίνονται… βίαια. Ο αστέρας εκρήγνυται, το υλικό του εκτοξεύεται στο διάστημα και ο αστρικός πυρήνας καταρρέει.

Στους συγκεκριμένους κόκκινους υπεργίγαντες, ο πυρήνας αυτός καταλήγει σε ένα υπέρπυκνο αστέρι νετρονίων, δηλαδή ένα αντικείμενο με μάζα 1,1 – 2,3 φορές αυτήν του Ήλιου, συρρικνωμένο σε μια σφαίρα με διάμετρο μόλις 20 χιλιόμετρα.

Ωστόσο, πριν ξεκινήσει η μεγάλη παράσταση, ο πρωταγωνιστής αρχίζει να χάνει μάζα. Και μάλιστα αρκετή· τόση ώστε να εμποδίζει το φως που εκπέμπει. Αυτή η απώλεια μάζας του κόκκινου υπεργίγαντα, σχηματίζει γύρω από αυτόν ένα κουκούλι πριν από την έκρηξη (pre-explosion cocoon), το χρονοδιάγραμμα όμως, αυτής της διαδικασίας, είναι ασαφές. Ο καθορισμός ενός χρονοδιαγράμματος αποτελεί το κλειδί για την επίλυση του μυστηρίου του πώς σχηματίζεται.

Το φως μίας αστρικής έκρηξης φωτίζει τη σκόνη που περιβάλλει τον κόκκινο υπεργίγαντα V838 Monocerotis. (ESA/Hubble)

Οι θεωρίες γύρω από αυτόν τον σχηματισμό κουκουλιού χωρίζονται σε δύο κατηγορίες, με βάση το πόσο γρήγορα οι κόκκινοι υπεργίγαντες συσσωρεύουν αυτό το υλικό. Το σενάριο του “υπεράνεμου” (superwind) υποδηλώνει ότι το κουκούλι πριν από την έκρηξη σχηματίζεται ως αποτέλεσμα μιας σταθερής ροής υλικού από τον κόκκινο υπεργίγαντα για μια περίοδο έως και 100 ετών πριν από την έκρηξη. Αντίθετα, το σενάριο του “ξεσπάσματος” (outburst) αφορά το αποτέλεσμα ενός σύντομου συμβάντος απώλειας μάζας για το ετοιμοθάνατο αστέρι, με διάρκεια μικρότερη του ενός έτους.

Mια ομάδα ερευνητών, με επικεφαλής τον αστροφυσικό Benjamin Davies από το Liverpool John Moores University, χρησιμοποίησε προσομοιώσεις για να αναπαραστήσει την εξέλιξη ενός ετοιμοθάνατου κόκκινου υπεργίγαντα.

Οι προσομοιώσεις τους έδειξαν ότι το τεράστιο νέφος υλικού γύρω από το αστέρι μειώνει το φως του κατά 100 φορές, στην περιοχή του ορατού, και κατά 10 στο κοντινό υπέρυθρο, πριν το αστέρι φτάσει στο στάδιο του σουπερνόβα.

«Το πυκνό υλικό κρύβει σχεδόν εντελώς το αστέρι, καθιστώντας το 100 φορές πιο αμυδρό στο ορατό τμήμα του φάσματος», εξηγεί ο Davies. «Αυτό σημαίνει ότι, μια ημέρα πριν από την έκρηξη του αστεριού, πιθανότατα δεν θα μπορούσατε να δείτε ότι ήταν εκεί».

Για να υπολογίσουν την διάρκεια του φαινομένου της απώλειας μάζας, οι ερευνητές έψαξαν για παρατηρησιακές ενδείξεις. Κατάφεραν να βρουν αρκετές αρχειακές εικόνες από ερυθρούς υπεργίγαντες, οι οποίοι έφτασαν στο στάδιο του υπερκαινοφανούς ένα περίπου έτος, μετά τη λήψη της εικόνας. Το ότι σε αυτές τις φωτογραφίες οι αστέρες δεν εμφανίζουν εξασθένιση, δείχνει πως η μεγάλης κλίμακας απώλεια μάζας συμβαίνει σε διάστημα μικρότερο του ενός χρόνου πριν από την έκρηξη.

Φαίνεται, λοιπόν, να επικρατεί το “ξέσπασμα”, κάτι που αποκλείει -για παράδειγμα- την πιθανότητα ο Betelgeuse να είναι ετοιμοθάνατος (αν και το γνωρίζαμε ήδη). Η απώλεια μάζας που εξασθένισε την λαμπρότητα του Betelgeuse, το 2019, φαίνεται να αποτελεί μέρος μιας πιο αργής διαδικασίας· οι τελευταίες εκτιμήσεις τοποθετούν το αστέρι 1,5 εκατομμύριο χρόνια μακριά από την στιγμή του σουπερνόβα.

Πλέον, όμως, γνωρίζουμε τι πρέπει να προσέξουμε όταν έρθει εκείνη η μέρα… αν είμαστε, βέβαια, ακόμα εδώ.

«Μέχρι τώρα, ήμασταν σε θέση να κάνουμε λεπτομερείς παρατηρήσεις των σουπερνόβα μόνο αφού είχαν περάσει κάποιες ώρες από την εμφάνισή τους», λέει ο Davies .

«Με αυτό το σύστημα έγκαιρης προειδοποίησης, μπορούμε να προετοιμαστούμε, ώστε να παρατηρήσουμε τους υπερκαινοφανείς σε πραγματικό χρόνο, να στρέψουμε τα καλύτερα τηλεσκόπια του κόσμου προς τα πρόδρομα αυτά αστέρια και να τα παρακολουθήσουμε να διαλύονται κυριολεκτικά μπροστά στα μάτια μας.»

Παραπομπές:
Ben Davies, Bertrand Plez and Mike Petrault, "Explosion imminent: the appearance of red supergiants at the point of core-collapse", Monthly Notices of the Royal Astronomical Society
Πηγές:
https://www.sciencealert.com/
https://www.space.com/

Αφήστε μια απάντηση

Η ηλ. διεύθυνση σας δεν δημοσιεύεται. Τα υποχρεωτικά πεδία σημειώνονται με *